Дидактика цифровой среды

«Человек-цифровой инструмент-объект изучения». В центре этих взаимодействий находится деятельность субъекта образования, который использует ИКТ-инструменты для решения образовательных задач в задаваемом диапазоне возможностей инструментальных средств. С помощью ИКТ-инструментов субъект последовательно осваивает, изучает и извлекает новые знания, самостоятельно управляет ходом процесса познания. Позиция обучающегося становится активной (выбор собственного темпа, последовательности изучения материала, форм контроля), информационный поток перестает быть однонаправленным. За счет применения разнообразных ИКТ-инструментов у обучающегося появляется возможность использования нелинейных и много-вариативных форм получения, сохранения и изучения разнообразных объектов, что в свою очередь повышает индивидуализацию обучения.

Выступая субъектом деятельности, пользователь сам определяет, когда и как вступить в образовательные взаимодействия, самостоятельно определяет цели и направления взаимодействий. Это взаимодействие разворачивается «по запросу» пользователя, а ИКТ-инструменты выступают средствами обучения.

Как правило, взаимодействие осуществляется в одностороннем порядке (со стороны субъекта) и замыкается вокруг ИКТ-инструментов, удовлетворяющих информационно-познавательные потребности человека. Такое взаимодействие позволяет субъекту осознанно пройти собственный путь в изучении объекта, материала, оптимальный для личностных целей и задач, интересов, потребностей и запросов. Однако стоит учитывать, что этот путь будет редуцирован, ограничен логикой построения/существования объекта и определенным набором возможностей программно-аппаратных средств.

Например, можно использовать различные ИКТ-инструменты поиска, хранения, изучения (разные редакторы) для формирования информационной компетенции и информационной культуры в изучении оцифрованных культурных артефактов (документальный текст, художественный образ – изо, музыка, кино, театр), исследовании объектов виртуального музея. Для изучения природных объектов (реальных или смоделированных), например, изучение космических тел с помощью доступа к данным удаленных наблюдений орбитальных телескопов. Для исследования рукотворных объектов (программных кодов, виртуальных экспозиций и выставок). Наблюдение и изучение через удаленный виртуальный эксперимент за реальными установками (телеметрия) и социальными объектами, например, за поведением и здоровьем человека (телемедицина).

Преимуществами таких взаимодействий является расширение возможностей для обучающихся в отношении видов образовательной информационной активности и самостоятельности в выборе способов познания. С позиции педагогической деятельности, это достижение нового качества образовательного процесса и ориентация на инновационные образовательные результаты.

Новое – формирование малоформализованных или неформализованных умений и навыков, проявление творчества, исследовательских умений и навыков.

«Человек-цифровой профессиональный инструмент (профессиональный ИКТ-инструмент) – объекты преобразования». Отличие данного типа взаимодействия от предыдущего заключается в том, что ИКТ-инструменты рассматриваются через призму решения профессиональных задач педагога и связаны с преобразованием компонентов (элементов) цифровой среды обучения. Профессиональные ИКТ-инструменты позволяют проектировать, использовать и изменять в учебном процессе электронные образовательные ресурсы, сетевые взаимодействия, стратегии управления ходом учебной деятельности.

Организуемые многомерные взаимодействия для решения разных классов профессиональных задач создают многовариантные образовательные практики. Преобладающим является информационно-деятельностный характер образовательного взаимодействия, суть которого заключается в преобразовании субъектом подлежащей усвоению информации – изменение формы и содержания (создание нового продукта). Например, электронные образовательные ресурсы можно свободно пополнять, оперативно изменять, связывать с другими ресурсами, расширять и детализировать их предметное содержание. Субъектам предоставляется возможность структурировать содержание ресурса, создавать новые информационные объекты в связке с основным материалом (опорные схемы, конспекты, графические истории, таблицы, видео и пр.).

Преобразование учебного материала, выстраивание разнонаправленных коммуникационных связей позволяют не просто решать задачи эффективного усвоения знаний конкретной предметной области, но и задачи углубления, расширения знаний, формирования коммуникативных и интерпретационных компетенций, развитие профессиональных компетенций на междисциплинарной основе.

Примеры использования профессиональных ИКТ-инструментов:

– (информационные действия) ИКТ-инструменты по поиску информации, в том числе на иностранных языках; по хранению и обработке информации (файловые хранилища, редакторы и мобильные приложения); по преобразованию учебной информации (например, электронные таблицы в графики, текст в трехмерную модель или инфографику, художественные образы (музыка, изо) – в новые художественные образы, например, интерактивную анимацию);

– (коммуникационные действия) ИКТ-инструменты по обменам информацией с другими субъектами, организации совместной деятельности в Сети для решения принятых задач, созданию сетевых дискурсов;

– (управленческие действия) ИКТ-инструменты по планированию и организации работы с электронными образовательными материалами, вовлечению в сетевую коммуникацию; по контролю и оцениванию выполняемых в сети учебных действий, рефлексии;

– использование специализированных программно-аппаратных средств для решения профессиональных задач (САПР, пакеты статистики, музыкальный компьютер, робототехника и пр.).

Для педагога цифровая среда обучения является главным объектом изучения и преобразования. Благодаря ИКТ-инструментам педагогу предстоит создавать и отслеживать качество образовательных условий для организации и реализации самостоятельной учебно-познавательной деятельности обучающихся; «видеть» обучающихся в среде и отслеживать по цифровым следам персональный путь их развития и профессионального становления (как субъектов саморазвития и самореализации), учитывать в организации учебного процесса индивидуальные аспекты их познавательной, мотивационной и регуляционной сферы, адаптировать контент среды под различные типологические группы обучающихся, индивидуализировать их образовательные пути с учетом их запросов, потребностей и интересов. Для этого педагогу понадобится новое профессиональное мышление и овладение передовыми профессиональными компетенциями, в частности «средообразующими» [Павлова, 2006], основанных на умениях грамотно использовать цифровые инструменты, эффективно решая педагогические задачи, адекватные возможностям цифровой среды и потребностям субъектов.

Новое – инструментальные действия с объектами преобразования (компонентами цифровой среды).

Группа формирования передовых компетенций.

Это группа интеллектуальных цифровых образовательных взаимодействий с высокой степенью персонализации.

«Человек-интеллектуальная технология-цифровые тексты и медиа-тексты». В цифровой среде субъект сталкивается с огромными объемами разнообразной информации (научный, культурный, социальный, технический текст), которые проанализировать, осмыслить и эффективно использовать в своей деятельности человек не может в силу ограниченности своих физиологических возможностей. В такой ситуации на помощь приходит интеллектуальная система. Интеллектуа́льная систе́ма (ИС, англ. intelligent system) – это техническая или программная система, способная решать задачи, традиционно считающиеся творческими, принадлежащие конкретной предметной области, знания о которой хранятся в памяти такой системы. Структура интеллектуальной системы включает три основных блока – базу знаний, механизм вывода решений и интеллектуальный интерфейс [Толковый словарь по искусственному интеллекту, 1992]. Интеллектуальные системы изучаются группой наук, объединяемых под названием «искусственный интеллект». Использование ИС в сфере образования становится новым концептуальным уровнем развития и применения ИКТ-технологий в процессе обучения. Разновидностью ИС являются интеллектуальные информационные системы, под которыми понимают комплекс программных, лингвистических и логико-математических средств для реализации основной интеллектуальной задачи: осуществление поддержки деятельности человека и поиска информации в режиме расширенного диалога.

Во-первых, это ИС моделирования знаний. В рамках этого направления решаются задачи, связанные с формализацией, представлением и оперированием знаниями в памяти ИИС. Для этого разрабатываются специальные модели представления знаний и языки описания знаний, внедряются различные типы знаний и разрабатываются способы пополнения знаний на основе их неполных описаний, создаются методы достоверного и правдоподобного вывода на основе имеющихся знаний, предлагаются модели мышления, опирающиеся на знания и имитирующие особенности человеческого мышления [Маркарян, Хараберюш, 2018].

Во-вторых, ИС интерпретации. Это направление включает разработку методов представления информации о зрительных образах в базе знаний, создание методов перехода от зрительных сцен к их текстовому описанию и методов обратного перехода, создание средств, порождающих зрительные сцены на основе внутренних представлений в ИС [Маркарян, Хараберюш, 2018].

В-третьих, ИС распознавания электронных текстов. Это направление связано с работой человека по автоматизированному переводу научных текстов с иноязычных источников информации. Очевидно, что грамотный перевод текста с сохранением авторского слога и специальной терминологии это творческая, кропотливая и достаточно трудоемкая работа в плане редактирования. Автоматизированный перевод (machine-assisted, computer-assisted, computer-aided translation или CAT) сопровождает и облегчает данный процесс за счет охвата широкого диапазона инструментальных средств, от довольно простых до весьма сложных: например, программы проверки орфографии, менеджеры терминологии, одноязычные или двуязычные словари на CD-ROM, средства полнотекстового поиска, составления списков ассоциированных слов (выражений) на различных языках, программы согласования, предназначенные для обработки законченных переводов.

В-четвертых, ИС извлечения знаний из ресурсов открытой среды. Алгоритмы text mining (ответвление data mining) широко используются в направлениях извлечения знаний из слабоструктурированной текстовой информации: автоматизации и оценки новостных статей, продукции, идентификации персоналий, реферирования и аннотирования и т. д. Цель проводимых исследований – повышение эффективности применения технологий в области анализа (распознавания, классификации, поиска) научно-образовательной текстовой информации, за счет выбора и/или разработки программ и алгоритмов извлечения данных из слабоструктурированной текстовой информации и получение более высокой точности и качества при обработке отдельных информационных кластеров. За последние десятилетия многие ведущие производители программного обеспечения развили свои решения в области text mining, перейдя от уровня узконаправленных функциональных программ (классификации, реферирования, статистического и лингвистического анализа и др.) до уровня больших аналитических информационных систем с встроенными модулями (библиотеками) машинного обучения и интеллектуального анализа данных. Как правило – это масштабируемые системы, функционирующие в архитектуре клиент-сервер, с развитым графическим интерфейсом, в которых интегрированы различные методы и алгоритмы анализа текстовых данных, инструменты визуализации и манипулирования с данными, их форматами представления.

В-пятых, ИС анализа и обработки больших массивов данных (big data). Интеллектуальные системы предназначены для анализа больших объемов информации в интерактивном режиме и создания данных, позволяющих принимать обоснованные решения и целенаправленно улучшить качество образовательного процесса. Обеспечивается это за счет: многомерного анализа данных по множеству параметров, выполнения аналитических операций с помощью различных статистических методов, агрегирования и детализации данных по запросу, осуществления произвольных срезов данных и анализ их источников и др. Благодаря новым интеллектуальным инструментам деятельности в образовательный процесс вовлекаются данные, которые всегда циркулировали в сфере образования, но не сохранялись и не подвергались детальному анализу. Например, в образовательных учреждениях с помощью информационных систем собираются данные по всем направления деятельности: учебная, научно-методическая, организационно-управленческая, прогностическая, контрольно-оценочная, общекультурная, включая поведенческую.

Любое действие человека в сети Интернет оставляет свой «цифровой след». Например, взаимодействие пользователя с образовательным контентом цифровой среды протоколируется информационной системой и может быть проанализировано (затраченное время, систематичность взаимодействия с ресурсом, результаты, количество попыток при выполнении заданий, количество и тип ошибок и пр.). Постоянный сбор данных о работе пользователя с образовательным контентом и интеллектуальный анализ этих данных позволяет не только поддерживать решения субъектов образовательного взаимодействия, но и совершенствоваться самой информационной системе.

Преимущество таких взаимодействий – возможность многоаспектного анализа образовательных процессов и явлений в автоматизированном, самообучающемся режиме. Получение новых данных и формирование информационных объектов, необходимых субъектам учебного процесса в конкретной образовательной ситуации. Как следствие, построение эффективных моделей персонализации учебно-познавательной деятельности при реализации вариативных учебных стратегий, в различных образовательных практиках.

Новое – автоматизированные действия с информационными массивами и моделирование сложных процессов, действий с большими данными.

«Человек-интеллектуальная технология-объект изучения». Это взаимодействие, основанные на базе человеко-машинного интеллекта, когда решение задач происходит за счет активной мыслительной деятельности человека и работы искусственного интеллекта. Это взаимодействия в аспекте интеллектуальной автоматизации процессов исследования и изучения. В результате такого взаимодействия человек получает данные, информацию, которая будет использована для дальнейшей работы, усовершенствования определенных процессов. Например, получение данных с космического корабля, гидростанции, ядерной установкой. В сфере образования, например, данные по работе цифрового университета, платформам цифрового обучения, цифровым лабораториям, о работе экспертной системы.

Интеллектуальная автоматизация помогает непрерывно решать трудоемкие, отнимающие у человека много времени, задачи, осуществлять сложные многокомпонентные процессы. Интеллектуальные технологии способны не только быстро справляться с поставленными сложными и повторяющимися задачами, но и адаптировать процессы автоматизации под конкретные потребности пользователя и организации в целом. Помогая в рутинных операциях и сложных задачах, они высвобождают время для сопровождения, координации текущей деятельности, критического осмысления происходящих процессов, индивидуальной работы с пользователями (участниками рабочего процесса), реализации творческих идей и замыслов.

В составе многофункциональных программных комплексов учебного назначения интеллектуальные технологии находят применение в представлении знаний, планировании деятельности, организации тренингов, консультировании, диагностике, контроле усвоения знаний и др., что составляет основу технологий цифрового обучения. Для субъектов образования интеллектуальные технологии становятся новыми средствами, обеспечивающими особый характер инновационной деятельности как важное условие формирования перспективных профессионально значимых компетенций.

Новое – формирование новых (передовых) компетенций с объектами интеллектуального производства.

«Человек-интеллектуальная технология-объект преобразования». Это взаимодействия в аспекте интеллектуальной автоматизации процессов создания, разработки, управления цифровыми и нецифровыми объектами. В широком плане, в качестве примеров могут быть: управление космической станцией, виртуальной корпорацией, технологическим процессом и производством на предприятии, сопровождение и поддержка киберсред; в аспекте образования – работа с интеллектуальной когнитивной графикой, интеллектуальной лабораторией, интеллектуальными объектами.

Высокая скорость развития компьютерных технологий повлекла за собой появление большого числа новых «умных» устройств, облегчающих процесс образовательной, личной и профессиональной деятельности. В жизни человека появились «умные вещи» – устройства, способные через сеть Интернет взаимодействовать с другими устройствами и с человеком (пользователем); способные анализировать окружающие условия, собственные возможности и состояния, оценивать риски и обо всем информировать владельца. Интеллектуальная SMART-технология нашла отражение в смартфонах, смарткартах (интеллектуальный автомобиль), смартбордах (интерактивная интеллектуальная электронная доска), SMART-системах (например, умная самодиагностики) и, как следствие, в концепциях умный дом, умный город и умное образование (SMART-обучение).

Уже сегодня в образовании используется технология нейроинтерфейсов. Это одна из наиболее передовых технологий человеко-машинного взаимодействия, основанная на обмене между мозгом человека и электронным устройством. Нейроинтерфейс позволяет человеку взаимодействовать с внешним миром на основе регистрации электрической активности мозга (управлять внешними устройствами с помощью мысленных команд), а также собирает множество разнообразных данных о самом человеке. Сферы применения технологии: подготовка спортсменов, лечение людей, развитие способностей, изменение поведения, профилактика от стрессов и депрессий.

Очевидно, передовые интеллектуальные технологии требуют комплексной трансформации всей системы образования, пересмотра образовательных условий и характера образовательных практик. Необходимо создание новых образовательных платформ, функционирующих на базе развитого гибридного искусственного интеллекта. Поэтому профессиональное образование все чаще становится площадкой для апробирования нового предметного содержания, прогрессивных практик и инновационных технологий, методов обучения. В недалеком будущем субъектам образования предстоит осуществлять свои действия на высоком интеллектуальном уровне совместно с «машиной», в связи с чем возрастет сложность принимаемых решений и ответственность, поэтому уже сегодня особое значение приобретает формирование комплекса новых надпрофессиональных умений и навыков.

Новое – создание нового интеллектуального продукта (для наукоемкого производства и бизнеса цифровой экономики) на базе передовых компетенций.

Группа формирования новых социальных компетенций.

«Человек-машина-человек». В цифровой среде привычного межличностного общения (педагогического общения) нет, ему на смену из традиционной среды приходит трансформированная форма с проявлением новых свойств и качеств, добавляются принципиально новые формы взаимодействий. Это взаимодействия в системе «субъект-субъект», когда коммуникация происходит непосредственно между субъектами (пользователями) среды, но опосредованно через технические каналы коммуникации. Такие взаимодействия в своем содержании повторяют «традиционные», однако, осуществляются с определенной долей редукции, поскольку реализуются по каналам связи. Так, например, в технически опосредованной синхронной коммуникации это взаимодействия на базе мессенджеров, скайпа, видеоконференции в привычных системах «учитель-группа (поток)» «учитель-ученик», «ученик-ученик»; в режиме асинхронной коммуникации – взаимодействия на базе электронной почты, форума, социальных групп.

Коммуникация в цифровых условиях происходит на расстоянии, с неограниченным количеством пользователей, в результате расширяется привычное коммуникационное поле «лицом к лицу». Происходит расширение учебных, социальных, профессиональных связей и взаимодействий через системы «один-группа», «один-много», «группа-группа», «группа-много», «много-много» с использованием разнообразных средств речи (письменно-речевые, аудиовизуальные, мультимедиа, с эмотиконами и пр.). Новые алгоритмы взаимодействий стали возможны благодаря активному развитию социальных медиа, сообществ обмена знаниями. Цифровая коммуникация обогащается гибкими, нелинейными схемами информационного обмена, позволяющими с легкостью переходить от индивидуальной, малогрупповой работы к массовому взаимодействию (например, на базе СМИ). В результате в цифровой среде происходит увеличение социальных контактов, например, обсуждение вопросов с научными деятелями, ведение диалогов с будущими работодателями, участие в форумах с ведущими специалистами предметной области, поиск в социальных сетях друзей, коллег, единомышленников, ведение дискуссий с незнакомыми людьми, в том числе с зарубежными коллегами, и пр.

Масштабирование коммуникаций дает возможность обогатить взаимодействия учебными и социальными контекстами. Появляются возможности и потребности в формировании новых компетенций: умения взаимодействовать на расстоянии, обмениваться и получать знания от других, передавать информацию в доступной форме, взаимодействовать в межкультурной, широкой социальной среде. Чтобы в полной мере использовать эти новые возможности электронной среды, педагогу надлежит по-другому ставить образовательные задачи, усиливая в них воспитательные и развивающие аспекты, обогащающие личность не только знаниями, но и новыми устремлениями и ценностями.

В результате взаимодействий, разворачивающихся вокруг проблемной ситуации или конкретного субъекта (блогера, медийной личности), постепенно, последовательно во времени, происходит накопление «цифровых следов» и создание совместного коммуникационного продукта. Это может быть, например, электронный дискурс и/или информационный продукт (коллекция фотографий, видеороликов, ссылок на актуальные и полезные ресурсы, алгоритм действий, памятка правил и советов). Центром таких взаимодействий выступают совместные усилия, согласованные действия участников (с распределением ролей, взаимопомощью, взаимоконтролем). Между субъектами осуществляются обменные процессы (обмен мнениями, мыслями, идеями, эмоциями, результатами), замыкание обратных связей происходит на субъектах взаимодействия через систему само-организационных и самоуправленческих действий. Такой тип взаимодействий эффективен в проектной деятельности, квазипрофессиональной деятельности обучающихся, в формировании социальных и коммуникативных компетенций.

Цифровое субъектное взаимодействие, разворачивающееся в диалоговом режиме между участниками совместной деятельности, учит видеть глубину проблемы, устанавливать многомерные связи, сообща анализировать, делать выводы, находить разные способы решения и выбирать наиболее оптимальные. Способствует формированию важных умений – грамотно, лаконично и доступно излагать свое мнение, аргументировано его отстаивать, выслушивать мнения других, осознавать свою значимость (собственных знаний и умений) и значимость других, осуществлять взаимопомощь и взаимоконтроль, презентовать свои достижения и «образ своего Я».

В цифровых условиях самовыражение личности происходит с помощью различных каналов: визуальный образ (аватар), виртуальная характеристика «Я» (никнейм, статус, т. е. индикатор текущего состояния, пол, возраст, образование), размещаемые медиаматериалы (фотографии, тексты, сообщения, комментарии, видеоролики, аудиофайлы, мультимедиа и анимацию), особые речевые формы (цитирование, аббревиатуры, сленг и пр.). В данном контексте самопрезентация становится выражением самости субъекта, это возможность заявить о своей личности, своих потребностях, взглядах и ценностях другим.

Новое – расширение коммуникационного поля за счет увеличения социальных контактов и схем коммуникаций, совместные действия разнесены в пространстве и во времени.

«Человек-интеллектуальная система-человек». Особенностью данного взаимодействия является множественность коммуникативных потоков между различными субъектами (педагогами, обучающимися, коллегами, партнерами, научными деятелями, работодателями и пр.) за счет использования интеллектуальной системы. Принципиальным отличием этого взаимодействия является высокий уровень интерактивности в коммуникации между субъектами и машиной, использование максимально гибких алгоритмов опосредованного взаимодействия. Интеллектуальная система выступает как равноправный партнер в диалоге, в совместном человеко-машинном решении образовательных задач. Взаимодействие обладает развивающим потенциалом, поскольку возникает иллюзия «живого общения», в ходе которого передается информация понятным языком, могут поддерживаться юмор и эмоции (со стороны ИС).